Номер 1, страница 25, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•1. Рассчитайте, хватит ли 30 мл раствора 25%-ной серной кислоты ($\rho= 1,18$ г/мл) на растворение железа массой 5,6 г. Ответ подтвердите расчетами.

Ответ: не хватит.

1. Дано:

$V(\text{р-ра } H_2SO_4) = 30 \text{ мл}$

$\omega(H_2SO_4) = 25\%$

$\rho(\text{р-ра } H_2SO_4) = 1,18 \text{ г/мл}$

$m(Fe) = 5,6 \text{ г}$

$V(\text{р-ра } H_2SO_4) = 30 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3$

$m(Fe) = 5,6 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

$\rho(\text{р-ра } H_2SO_4) = 1180 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Хватит ли раствора $H_2SO_4$ для растворения $Fe$?

Решение:

1. Для начала запишем уравнение реакции взаимодействия железа с разбавленной серной кислотой. Железо стоит в ряду активности металлов до водорода, поэтому оно будет вытеснять его из кислоты:

$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$

2. Из уравнения реакции видно, что 1 моль железа реагирует с 1 моль серной кислоты. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов, чтобы определить, хватит ли кислоты.

3. Рассчитаем количество вещества железа массой 5,6 г. Молярная масса железа $M(Fe)$ составляет примерно 56 г/моль.

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{5,6 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Следовательно, для полного растворения 5,6 г железа потребуется 0,1 моль серной кислоты.

4. Теперь рассчитаем, какое количество вещества серной кислоты содержится в предоставленном растворе.

Сначала найдем массу 30 мл раствора серной кислоты, используя его плотность:

$m(\text{р-ра } H_2SO_4) = V(\text{р-ра}) \cdot \rho(\text{р-ра}) = 30 \text{ мл} \cdot 1,18 \text{ г/мл} = 35,4 \text{ г}$

Далее найдем массу чистой серной кислоты в этом растворе, зная, что ее массовая доля составляет 25% (или 0,25):

$m(H_2SO_4) = m(\text{р-ра } H_2SO_4) \cdot \omega(H_2SO_4) = 35,4 \text{ г} \cdot 0,25 = 8,85 \text{ г}$

Наконец, рассчитаем количество вещества серной кислоты. Молярная масса $H_2SO_4$ равна $M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$.

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{8,85 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,0903 \text{ моль}$

5. Сравним необходимое количество кислоты (0,1 моль) с имеющимся (≈0,0903 моль):

$0,0903 \text{ моль} < 0,1 \text{ моль}$

Имеющегося количества серной кислоты недостаточно для полного растворения 5,6 г железа.

Ответ: не хватит.